Mit der endgültigen Entschlüsselung des menschlichen Erbguts im April 2003, gilt die Genomforschung schon als "alter Hut". Für die Wissenschaftler gibt es keinen Zweifel, die Zukunft gehört der Proteomforschung. Was steckt dahinter?

Protein © DHGP

Als Proteom wird die Gesamtheit aller Proteine, die zu einem bestimmten Zeitpunkt in einer Zelle, einem Organ oder einer Gewebsflüssigkeit vorliegen bezeichnet. Während die DNA und damit das Genom in den allermeisten Körperzellen gleich ist und stabil bleibt, verändert sich das Proteom ständig. Der Proteingehalt variiert von Zelle zu Zelle, denn eine Nervenzelle im Auge muss eine andere Aufgabe erledigen als eine Muskelzelle des Herzens. Und auch innerhalb einer Körperzelle verändert sich die Proteinzusammensetzung je nach Umwelteinfluss, Krankheiten oder Alterung.

Gleicher Ausgangspunkt - andere Übersetzung
Obwohl das komplette Genom in jeder Körperzelle enthalten ist, wird nie der gesamte Satz potentieller Proteine "übersetzt". Die allermeisten Gene einer Zelle werden niemals abgelesen, weil zum Beispiel ein Herz einfach keine Augenfarbe braucht. Umgekehrt entstehen aus anderen Genen mehrere verschiedene Proteine. Genomeforscher gehen davon aus, daß aus den rund 30.000 menschlichen Genen mehr als eine Millionen Proteine entstehen.

Was jedoch sind eigentlich Proteine? Man könnte sie als ausführendes Organ der Gene bezeichnen. Sie übernehmen unzählige Aufgaben in der Zelle: Als Enzyme, so genannte Biokatalysatoren, beschleunigen sie Stoffwechselvorgänge, als Hormone übermitteln sie Botschaften, als Antikörper wehren sie Fremdstoffe ab und sie geben darüberhinaus jeder Zelle als Kollagen Struktur.

Medizinische Forschung
Um die unterschiedlichen Funktionen der Proteine zu verstehen, muss man zuerst ihre komplexe, mehrfach gefaltete, dreidimensionale Struktur und ihre Zusammensetzung - eine Sequenz aus Aminosäuren - entschlüsseln. Bei der hohen Variabilität und Vielfalt der Proteine ist die Zuordnung von Struktur und Funktion ein durchaus zeitaufwendiges Unterfangen.

	Sequenz © DHGP/MPI für molekulare Genetik

Die Erforschung des Proteoms ist vor allem für medizinische Fragestellungen interessant. Erst kürzlich haben britische Forscher in Zusammenarbeit mit Kollegen des Biotec- Instituts in Bankgkok ein Protein identifiziert, dass für die schnelle Immunität des Malariaerregers gegen Pyrimethamin, eine in verabreichten Medikamenten vorkommende Chemikalie, verantwortlich ist. Die Struktur des Proteins wird nun genutzt eine neue, wirkungsvollere Medikamentenreihe zu entwickeln.

Auch in Deutschland wird im Dienste der Medizin am menschlichen Proteom geforscht. Ende 1999 haben sich 19 akademische und wirtschaftliche Forschungsinstitutionen zur "Proteom Alliance" zusammengeschlossen. In dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördertem Pilotprojekt "Rheumatische Artrithis" steht vor allem die Entwicklung neuer und innovativer Technologien zur medizinischen Diagnostik und gezielter therapeutischer Anwendung im Mittelpunkt.

Wettlauf ums Proteom
Unlängst hat wie bei der Erforschung des menschlichen Genoms der weltweite Wettlauf um die Entschlüsselung des Proteoms bereits begonnen.

Erste ehrgeizige Ziele werden propagiert. So will Myraid Proteomics bis zum Jahr 2005 "alle menschlichen Proteine und ihre Interaktionen in den Köperzellen" bestimmen. Welche Vorraussetzungen dafür in Zukunft nötig sind, zeigt schon die Zusammensetzung des Firmenkonsortiums aus einem biopharmazeutischen Unternehmen, einem Hardware-Produzenten, einer Software-Firma und einer Schweizer Investmentbank.